В процессе коммуникации человек использует химические сигналы не менее активно, чем птицы или пчелы, хотя и не осознает этого. Своей научной карьерой Марта Макклинток (Martha McClintock) обязана юношескому порыву или, скорее, анекдотическому эпизоду. Летом 1968 г. Марта училась в Колледже Уэлс-ли и посещала занятия в Джексоновской лаборатории в штате Мэн. За обеденным столом в лаборатории собирались именитые исследователи, которые однажды взялись обсуждать, почему у самок мышей синхронизируются овариальные циклы. И в этот момент 20-летняя Макклинток, сидевшая по соседству, выпалила что-то вроде: «А у женщин это тоже происходит, вы не знали?».ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Факты говорят о том, что люди неосознанно обмениваются химическими сигналами, которые отвечают за синхронизацию менструальных циклов у женщин, подстройку партнеров в близких отношениях и передачу такого эмоционального состояния, как стресс или страх.
Эти сигналы могут быть «близкими родственниками» феромонов, обнаруженных у сотен видов животных, включая млекопитающих.
Исследователи получают соединения, выделяемые человеком, и пытаются расшифровать, какое влияние они оказывают на физиологическое и психологическое состояние людей.
«Я не помню точно своих слов, но после них все повернулись и посмотрели на меня», - весело рассказывает она, сидя в расслабленной позе в своей великолепно оснащенной лаборатории в Чикагском университете. Легко представить ее в момент того давнего спора - такой же прямой взгляд, дружелюбное лицо и рассыпавшиеся по плечам волосы. Однако сидящие за столом авторитеты не были очарованы; они заявили, что она сама не знает, о чем говорит.
Не утратив присутствия духа, Макклинток подняла эту тему в обсуждении с несколькими магистрантами, также посещавшими занятия. Они поспорили, что Марта не сможет получить данные, которые подтвердили бы ее точку зрения. Вернувшись в Уэлсли, Макклинток обсудила этот вопрос со своим куратором, старшекурсницей Патрисией Сэмпсон (Patricia Sampson), которая сказала: «Заключи пари, проведи исследование и докажи, в первую очередь себе, что ты права, или признай, что ошиблась».
Спустя три года, будучи уже магистрантом, Макклинток опубликовала в журнале Nature двухстраничную статью, озаглавленную так: «Синхронизация менструальных циклов и их нарушение». В ней говорилось об интересном эффекте, который наблюдался у 135 студенток Уэллсли - соседок по комнатам в общежитии в течение академического года. За этот период их менструальные циклы явно начинали изменяться, особенно если эти девушки проводили много времени вместе. Овариальные циклы становятся все более синхронными, а даты начала и конца менструаций сближаются.
Сегодня явление синхронизации менструальных циклов у человека широко известно под названием эффекта Макклинток. Но основная идея, сформировавшая как ее исследовательскую карьеру, так и репутацию, а также приведшая к появлению нового, в настоящее время вполне процветающего направления в науке, заключается в том, что такая удивительная синхронизация, эта взаимосвязь репродуктивных циклов, обеспечивается химическими «сообщениями», которыми обмениваются женщины. С этой точки зрения люди, как и многие другие животные, вступают в коммуникацию друг с другом с помощью химических сигналов.
Выделить специфические сигнальные вещества и проследить их воздействие на наши тела и умы, в точности как это было сделано энтомологами для бесконечного числа феромонов насекомых, оказалось гораздо сложнее, чем можно было ожидать. Но за сорок лет, прошедшие со времени открытия Макклинток, ученые зарегистрировали влияние химических сигналов на формирование целого спектра поведенческих реакций человека. Помимо того что мы способны синхронизировать свои репродуктивные циклы, мы можем распознавать родство, реагировать на чужой стресс и влиять на настроение окружающих (например, заражая их страхом, грустью или чувством «только не сегодня вечером, дорогой»); и все это - благодаря восприятию химических веществ, которые мы незаметно выделяем в пространство вокруг себя. По мере того как ученые все больше узнают об этой сложной системе взаимодействий между людьми, все сильнее размывается разделительная линия между человеком и миром дикой природы.
Химия животного царства
Весьма привлекательная и широко распространенная идея, что животные обмениваются невидимыми химическими знаками, имеет давнюю историю. По сути, она возникла в то время, когда человек начал обращать внимание на другие виды. Древние греки с энтузиазмом рассуждали о том, что, возможно, суки в течку могут выделять какую-то загадочную субстанцию, способную приводить кобелей в состояние исступления. Чарлз Дарвин, приводя в пример некоторые «пахучие» виды животных, предполагал, что химические сигналы были результатом действия полового отбора. В конце XIX в. французский натуралист Жан Анри Фабр получил первое свидетельство того, что химические сигналы могут побудить крылатых насекомых к целенаправленному полету.
Тем не менее до середины прошлого века заметного прогресса в этой отрасли науки не наблюдалось. Лишь в 1959 г. Адольф Бутенандт (Adolf Butenandt), лауреат Нобелевской премии в области химии, выделил и определил состав секрета, который синтезируют самки тутового шелкопряда для привлечения самцов. Бутенандт рассекал насекомых и скрупулезно извлекал вещество из их микроскопических секреторных желез. Он смог собрать достаточное для кристаллизации количество жидкости, благодаря чему, с помощью рентгенокристаллографии, определил молекулярную структуру соединения. Он назвал это вещество бомбикол - по созвучию с латинским названием тутового шелкопряда - Bombyx mori.
Это химическое соединение стало первым известным феромоном, хотя самого термина «феромон» тогда еще не существовало. Сразу после открытия бомби-кола двое коллег Бутенандта, немецкий биохимик Петер Карлсон (Peter Karlson) и швейцарский энтомолог Мартин Люшер (Martin Luscher), составили это слово из двух греческих: феро - «нести» + гормон - «побудитель, стимулятор». Они определили феромоны как группу соединений с малым размером молекул, с помощью которых от одних особей к другим представителям того же вида передаются химические сигналы. Эти соединения должны оказывать свое действие, даже появляясь в очень малых количествах, намного более низких, чем порог восприятия запахов. И когда, как описали исследователи, одна особь выделяет такое вещество, а другая особь того же вида его воспринимает, это оказывает заметный (и поддающийся измерению) эффект на их поведение: «вызывает специфическую реакцию, например провоцирует определенное поведение или запускает какой-либо процесс развития».
С тех пор огромное количество феромонов - теперь это наиболее изученный и широко известный класс молекул, обеспечивающих передачу химических сигналов у животных, - было обнаружено у различных насекомых: не только у тутового шелкопряда, но и у жуков-короедов, металловидки серой, термитов, муравьев-листорезов, тли и медоносных пчел. В соответствии с отчетом Национальной академии наук США за 2003 г., «на текущий момент энтомологи "взломали код" феромоновой коммуникации более чем 1,6 тыс. видов насекомых». Феромоны отвечают за гораздо большее число функций, чем просто привлечение половых партнеров: они предупреждают об опасности, позволяют идентифицировать членов своего клана, меняют настроение и регулируют взаимоотношения.
К концу 1980-х гг. было обнаружено, что феромоны влияют на коммуникацию значительного числа видов, не относящихся к насекомым, например лобсте-ров, рыб, водорослей, дрожжей, инфузорий, бактерий и многих других. По мере развития новой науки о хе-мокоммуникации, получившей официальное название семиохимия (от греческого семион - «сигнал»), ученые стали обращать внимание на химические сигналы млекопитающих. И практически сразу они столкнулись с сильным сопротивлением со стороны коллег.
«В 1970-80-х гг. люди буквально бросались на тебя, если ты произносил словосочетание "феромоны млекопитающих", - вспоминает Милош Новотны (Milos Novotny), директор Института исследований феромонов при Университете Индианы. - Оппоненты говорили, что такой вещи не существует, потому что млекопитающие - это не насекомые. Они слишком высокоразвиты и сложно организованны для того, чтобы реагировать на нечто столь примитивное, как феромоны». Но к середине 1980-х гг. Новотны не только идентифицировал феромон мыши, регулирующий межсамцовую агрессию, но и синтезировал его искусственно. Подобные соединения были также опробованы на крысах, хомяках, кроликах и белках. И по мере того как список удлинялся, выяснилось, что феромоны млекопитающих сходны, если не идентичны, с феромонами, обнаруженными у насекомых. Например, большинство исследователей отмечает ошеломляющую работу биохимика из Орегонского университета здоровья и науки, недавно умершей Элизабет «Бете» Расмуссен (L.E.L. "Bets" Rasmussen), которая в 1996 г. показала, что феромоны, секрети-руемые самками индийского слона для привлечения самцов, химически идентичны феромонам, которые с похожей целью выделяют более чем 100 видов бабочек.
Макклинток озвучила сходную идею в 1971 г. в ее пионерской статье о синхронизации менструальных циклов. «На самом деле, вероятно, феромон, выделяемый одной женщиной, влияет на сроки менструальных циклов других женщин», - писала она в ней.
Картина из запахов
Сейчас 63-летняя Макклинток сидит напротив меня в своем маленьком солнечном кабинете, заставленном шкафами для хранения документов, компьютерами, стеллажами с пробирками, трубками и образцами запахов - все окружение создает неповторимый сладковатый химический аромат этой лаборатории, - а вокруг колдует темноволосый магистрант Дэвид Керн (David Kern). «Другие претенденты ни перед чем не остановятся, чтобы оказаться в этой комнате», - говорит он. Лаборатория Макклинток расположена в подразделении Чикагского университета - Институте биологии мозга, учредителем и директором которого она выступает. На ней твидовый пиджак и пестрая блуза. Лицо сохраняет задумчивое выражение, ее волнует вопрос: как далеко на сегодняшний день продвинулась наука о хеморецеп-ции (по сравнению с тем, что было 40 лет назад)? Изучение хеморецепции человека началось, говорит она, и «наша цель - вплотную заняться идентификацией химических соединений: а затем мы сможем определить, насколько значительна их роль в поведении человека».
Это задача не из легких. Запах нашего тела определяется сочетанием около 120 соединений. Большая часть этих веществ присутствует в более насыщенных водой выделениях обычных потовых желез и в более концентрированных маслянистых секретах апокринных желез, открывающихся в волосяные фолликулы. Апо-кринные железы концентрируются преимущественно в подмышках, вокруг сосков и в области гениталий.
Этот запутанный рисунок становится еще сложнее из-за использования того, что исследователи называют собирательным термином «экзогенные вещества» - мыла, дезодоранта, туалетной воды, о чем говорит Йохан Лундстрем (Johan Lundstrom) из Центра изучения химических ощущений им. Монел-ла в Филадельфии. И до сих пор сам Лундстрем удивляется, насколько эффективно наш мозг ориентируется в этом клубке химических сигналов. Работа по нейровизуализации (составлению изображений мозга), проведенная в его лаборатории, показала, что реакция на знакомые химические сигналы людей оказывается на 20% быстрее, чем на химически сходные молекулы, найденные где-либо еще в окружении. «Мозг испытуемых всегда определял, когда пахнет телом человека», - говорит Лундстрем.
Эта способность присутствует уже у детей. Многочисленные работы показали, что у человека, как и у животных, матери и дети явно настроены на запах друг друга. Узнавание запахов столь значительно, что малыши реагируют даже на элементы одежды, которую носила их мать (и только она), ориентируясь на запах выделений ее потовых желез. Интересно, что подобное распознавание у вскормленных грудью детей более выражено, чем у младенцев, росших на искусственном молоке.
«Мы пока лишь отделяем действующие вещества от прочих компонентов, - рассказывает Лундстрем. -Я думаю, что мы имеем дело не с одним отдельным соединением, а, скорее, с целым рядом различных веществ, которые могут в разное время играть заметную роль». Как он говорит, феромоны действуют на наш организм словно на радар и влияют (но не обязательно полностью контролируют) на различные формы поведения. «Если мы сравним их действие с эффектом социальных сигналов, то обычные способы коммуникации наверняка окажутся более значимыми», - считает исследователь. Но, добавляет он, способность обмениваться химическими сигналами, вероятно, способствовала выживанию вида в процессе эволюции, позволяя нам тонко подстраиваться друг под друга.
Психолог Дэниз Чен (Denise Chen) из Университета Райса также утверждает, что этот вид химической чувствительности должен был обеспечивать заметные эволюционные преимущества. В своем исследовании она собирала образцы запахов различных людей в тот момент, когда они смотрели фильм ужасов. Кусочки марли находились в подмышках испытуемых и поглощали пот, выделявшийся в моменты страха. Позже эти образцы помещались в ноздри добровольцев. Их действие сравнивалось с другими образцами, которые Чен собирала в момент просмотра людьми комедийных передач или нейтральных фильмов, например документальных.
В одном из ее ранних экспериментов было обнаружено, что участники могут сказать, был ли владелец запаха напуган или счастлив в момент, когда был получен то или иной образец. Догадки добровольцев, участвовавших в эксперименте, совпадали с реальным положением вещей гораздо чаще, чем на случайном уровне, особенно в отношении образцов пота, полученных в момент испуга. Чен продолжила исследования, показав, что предъявление образцов пота, связанных со страхом, вероятно, усиливает тревожную реакцию - позволяя испытуемым быстрее замечать выражение страха на лицах других людей. Предъявление подобных образцов усиливало даже когнитивные способности людей: в ассоциативных тестах, включающих слова, связанные с опасностью, женщины, вдыхавшие запах пота испуганных людей, показали результаты лучшие, чем испытуемые, получившие образцы нейтрального пота. «Если вы вдыхаете запах страха, вы быстрее распознаете слова, связанные с ним», - объясняет Чен.
В статье, которая уже сдана в печать, Чен с соавтором Вэнь Чжоу (Wen Zhou) из Китайской академии наук сравнивали реакции семейных пар, которые прожили вместе долгое время, с ответами тех пар, которые недавно начали жить вместе. Результаты исследования не показали ничего неожиданного - чем дольше люди живут вместе, тем лучше они воспринимают сигналы страха или радости своего партнера, которые содержит его пот. Чен говорит: «Я надеюсь, что благодаря моей работе люди обратят внимание на важность ольфак-торных сигналов для понимания поведения человека».
А факты о том, что неосознанное восприятие запахов влияет на многие формы поведения человека, от когнитивного до сексуального, продолжают накапливаться. Например, в январе группа израильских исследователей из Института Вейцмана в Реховоте во главе с Ноа-мом Собелом (Noam Sobel) опубликовала данные о том, что мужчины, вдыхавшие запах женских слез, вызванных сильными эмоциями, неожиданно становились менее заинтересованными в сексе по сравнению с теми, которые нюхали обычный солевой раствор. Собел обнаружил непосредственную физиологическую реакцию на этот несомненный хемосигнал: небольшое, но поддающееся регистрации снижение у мужчин уровня тестостерона. Подобный запах мог в процессе эволюции приобрести сигнальное значение, указывая на период снижения фертильности, например, во время менструаций. В целом, это открытие может объяснить уникальность феномена человеческого плача.
Сложная наука
Сейчас основной целью подобных исследований стала идентификация действующих веществ - носителей незаметных сигналов, а также получение новой информации о том, как наше тело регистрирует эти сигналы и реагирует на них. Джордж Прети (George Preti), химик из Центра им. Монелла, составил план исследовательского проекта, который позволит проследить путь этих сигнальных молекул благодаря анализу пота и секрета апокринных желез, а также в результате изучения уровня гормонов тех людей, которые ощущали эти запахи. «Мы еще не можем четко идентифицировать сигнальные молекулы, которые несут в себе информацию», - констатирует Лундстрем. «И если мы хотим добиться прогресса в данной сфере, то должны выяснить именно это».
Макклинток также отдает приоритет этому направлению исследований. Недавно она сосредоточилась на составлении детализированной картины одного из наиболее сильнодействующих из известных хемосиг-налов - стероидного соединения, называемого андро-стадиенон. Она верит, что эти небольшие молекулы оказывают достаточно значительное действие, чтобы соответствовать определению «феромона человека» -вещества с небольшим размером молекул, благодаря которому осуществляется передача химических сигналов между представителями одного вида, влияющих на их психологическое состояние и поведение. За прошедшие годы исследовательские группы, включая лаборатории Макклинток и Лундстрема, обнаружили, что это конкретное соединение оказывает заметный эффект на когнитивные функции, и что оно может изменять уровень стресс-гормонов типа кортизо-ла и вызывает изменения в эмоциональной реакции.
В одном недавнем исследовании Макклинток и ее коллега Сума Джейкоб (Suma Jacob) из Иллинойсско-го университета в Чикаго изучали способность андро-стадиенона влиять на эмоциональное состояние. Они добавляли микроскопические количества этого феромона в растворитель пропиленгликоль, а затем маскировали любой различимый запах гвоздичным маслом. Затем одной группе испытуемых они предъявляли содержащий данное соединение раствор, а другой, контрольной, группе выдавался просто раствор с гвоздичным маслом. Добровольцы должны были обнюхать кусочки марли, пропитанные тем или иным запахом, при этом им было сказано лишь, что они участвуют в исследовании обоняния. Затем все испытуемые заполняли длинный и скучный опросник.
В результате подопытные, которым предъявлялся андростадиенон, на 15-20 минуте теста оставались гораздо более жизнерадостными, чем люди из контрольной группы. В следующем эксперименте ученые повторили этот процесс, но к нему добавили исследование мозга с помощью МРТ. Нейровизуализация показала, что зоны мозга, связанные с вниманием, эмоциями и обработкой зрительной информации были гораздо активнее у тех, кому предъявлялись образцы с исследуемым веществом. МакКлинток увидела в этом классический эффект феромона, именно тот, который она и предсказывала несколько десятилетий назад.
Тем не менее и она, и другие исследователи продолжают говорить с осторожностью о «предполагаемых» феромонах. Поведение человека сложно, и любые связи между специфическими веществами и изменениями в поведении очень сложно достоверно зафиксировать. На самом деле, никто пока не может сказать наверняка, какое вещество (или вещества) отвечают за эффект Макклинток, т.е. синхронизацию женских менструальных циклов. Даже сам по себе этот феномен подтверждает нечто расплывчатое: в нескольких последующих работах его результаты подтверждались, а другие исследования его опровергали, поэтому он до сих пор не принят единодушно всеми членами научного сообщества.
Большая часть дискуссий сосредоточена вокруг вопроса, что в точности синхронизируется. Возможно, это момент овуляции, а может быть - длина цикла. Обзор данных по человеку за 1990-е гг., выполненный отцом и сыном Леонардом и Ароном Веллерами (Leonard Weller, Aron Weller) из Университета имени Бар-Илана в Израиле, показал, что синхронизация иногда происходит, а иногда нет. «Если это явление существует, то оно явно не столь широко распространено», - говорит Леонард Веллер.
Макклинток сегодня столь же напориста, как и в студенческие годы. Тем не менее она соглашается, что эффект слабее, чем ей казалось поначалу. Но она также верит, что ярые противники этой теории упускают кое-что более важное - то, что со времени ее первого исследования данные по хемокоммуникации человека продолжают накапливаться. И теперь ни для кого не секрет, что наша химическая сигнализация столь же сложна, как и все прочие формы коммуникации человека.